Identification of genetic and epigenetic alterations in workers exposed to benzene [Identificazione di alterazioni genetiche ed epigenetiche in lavoratori esposti a benzene]

Benzene, a recognized carcinogen, is widely encountered in occupational environments, raising concerns about its effects on human health. This study investigated the molecular, functional, and biomarker profiles of benzene exposure using two publicly available gene expression datasets (GSE21862 and GSE9569) and environmental monitoring. Nine key genes (CRK, CXCR6, GSPT1, KPNA1, MECP2, MELTF, NFKB1, TBC1D7, and ZNF331) were consistently upregulated in benzene-exposed workers, highlighting their potential as molecular indicators of exposure. Receiver operating characteristic (ROC) analyses demonstrated high predictive accuracy for these genes, further supporting their biomarker relevance. Functional enrichment and network interaction analyses revealed significant roles for these genes in metabolic and immune response pathways, with CRK, CXCR6, and NFKB1 prominently involved in the chemokine signaling pathway, inflammation and immune response. Additionally, miRNA analyses identified eight miRNAs potentially regulating the nine genes, with distinct profiles across blood, tissue, and exosome samples, underscoring their regulatory specificity. The miRNA-disease network analysis linked these miRNAs to conditions such as growth disorders, kidney diseases, and cancers, providing insights into their potential pathological implications. Finally, environmental monitoring showed that airborne dust and its breathable fraction were below threshold limits, yet the hazard properties of waste samples suggested high carcinogenic and mutagenic risks. Overall, this integrated study advances the understanding of benzene-related molecular mechanisms and highlights key genes and miRNAs as potential biomarkers for monitoring benzene exposure and related health risks. However, further validation through experimental and clinical studies is needed to confirm these findings and their applicability in diverse worker populations exposed at different concentrations of benzene.

Il benzene, noto cancerogeno, è ampiamente presente negli ambienti lavorativi, sollevando preoccupazioni sui suoi effetti sulla salute umana. Questo studio ha esaminato i profili molecolari, funzionali e i biomarcatori di esposizione al benzene utilizzando due dataset di espressione genica disponibili al pubblico (GSE21862 e GSE9569) ed effettuato monitoraggio ambientale. Nove geni chiave (CRK, CXCR6, GSPT1, KPNA1, MECP2, MELTF, NFKB1, TBC1D7 e ZNF331) erano costantemente sovraregolati nei lavoratori esposti al benzene, evidenziando il loro potenziale ruolo come indicatori molecolari di esposizione. Le analisi delle curve ROC hanno dimostrato un'elevata accuratezza predittiva per questi geni, confermando ulteriormente la loro rilevanza come biomarcatori. Le analisi di functional enrichment e network interaction hanno rivelato un significativo ruolo per questi geni nei percorsi di risposta metabolica e immunitaria, con CRK, CXCR6 e NFKB1 ampiamente coinvolti nel pathway di segnalazione delle chemiochine, nell'infiammazione e nella risposta immunitaria. Inoltre, l’analisi dei miRNA ha identificato otto miRNA che potenzialmente regolano i nove geni, con profili distinti nei campioni di sangue, tessuti ed esosomi, sottolineandone la specificità regolatoria. L'analisi del network miRNA-disease ha collegato questi miRNA a condizioni quali disturbi della crescita, malattie renali e tumori, fornendo informazioni sulle loro potenziali implicazioni patologiche. Infine, il monitoraggio ambientale ha mostrato che le polveri aerodisperse e la frazione respirabile erano al di sotto dei limiti di soglia, ma le proprietà di pericolo dei campioni di rifiuti suggerivano comunque elevati rischi cancerogeni e mutageni. Nel complesso, questo studio fa progredire la comprensione dei meccanismi molecolari correlati al benzene e mette in evidenza geni e miRNA chiave come potenziali biomarcatori per il monitoraggio dell'esposizione al benzene e dei rischi per la salute correlati. Tuttavia, è necessaria un'ulteriore convalida attraverso studi sperimentali e clinici per confermare questi risultati e la loro applicabilità in diverse popolazioni di lavoratori esposti a diverse concentrazioni di benzene.